مطالعه ای برای بهینه سازی کولیماتور سیستم تصویربرداری برش نگاری رایانه ای نشرتک فوتونی

Abstract

Introduction: The collimator in Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT) is a critical component of the imaging system and plays an impressive role in the imaging quality. In this study, the effect of the parallel hole collimator material on the radioisotopic image and its functional parameters was studied. Materials and Methods: The Simulating Medical Imaging Nuclear Detectors (SIMIND) Monte Carlo program was used to simulate Siemens e.cam SPECT system equipped with a low-energy high-resolution (LEHR) collimator. The simulation and experimental data from the SPECT imaging modality using 99mTc were obtained on a point source and Jaszczak phantom. Seventeen high atomic number materials were considered as LEHR collimator materials. For this study a point source of 99mTc, Jaszczack phantom and XCAT phantom were used to determine the effect of the collimator material on the functional parameters such as energy resolution, sensitivity and collimator characteristics parameters. Image quality was assessed by comparing the contrast, spatial resolution, Structrual SIMilarity(SSIM) index and diagnosis quality test. Results: Verification of the simulation was done by comparing two sets of images and functionals parameters which obtained from the actual and simulated systems. The results showed that the collimator made of 98% lead and 2% antimony in compared to conventional lead collimator, incresed the contrast of cold and hot lesion also, the alloy improved the spatial resolution and energy resolution 1.3% and 3%, respectively., مقدمه: همخطساز یکی از قسمتهای مهم در سیستم تصویربرداری برش نگاری رایانهای نشر تک فوتونی (SPECT) محسوب میشود و نقش موثری در کیفیت تصویربرداری دارد. در این مطالعه تاثیر جنس همخطساز روزنهموازی بر تصویر رادیوایزوتوپی و پارامترهای عملکردی سیستم مورد ارزیابی قرار گرفت.مواد و روش کار: به منظور شبیهسازی سیستم تصویربرداری SPECT زیمنس مدل e.cam به انضمام همخطساز روزنهموازی "انرژی پایین-رزلوشن بالا"(LEHR) از برنامه SIMIND مونت کارلو استفاده شد. از رادیوایزوتوپ 99mTc برای تصویربرداری از چشمه نقطهای و فانتوم Jaszczak با سیستمهای شبیهسازی و واقعی استفاده شد. هفده ماده با عدد اتمی بالا به عنوان همخطساز LEHR تحت بررسی قرار گرفت. در این مطالعه از چشمه نقطهای، فانتومهای Jaszczak و XCAT برای بررسی تاثیر جنس همخطساز بر پارامترهای عملکردی سیستم از جمله قدرت تفکیک فضایی، حساسیت و پارامترهای ویژگی همخطساز استفاده شد. همچنین برای ارزیابی پارامترهای تصویر از جمله کنتراست، قدرت تفکیک فضایی از شاخص شباهت ساختاری (SSIM) و آزمون تشخیصی کیفی استفاده شد.نتایج: تائید صحت شبیهسازی با مقایسه پارامترهای عملکردی و تصویری بدست آمده از سیستمهای واقعی و شبیهسازی حاصل شد. همخطساز ساخته شده با 98 درصد سرب و 2 درصد آنتیموان در مقایسه با همخطساز متداول سرب، کنتراست ضایعات سرد و گرم را افزایش داد. همچنین این آلیاژ به ترتیب باعث بهبود قدرت تفکیک فضایی و قدرت تفکیک انرژی به میزان 3/1 و 3 درصد شد.